1、第三章 電磁系儀表電磁系儀表是測量交流電壓與交流電流的最常用一種儀表。它具有結(jié)構(gòu)簡單，過載能力強(qiáng)、造價(jià)低廉以及交直流兩用等一系列優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)室和工程儀表中應(yīng)用十分廣泛；電磁系儀表的結(jié)構(gòu)有吸引型、推斥型和吸引推斥型三種。結(jié)構(gòu)如下圖，固定線圈和偏心裝在轉(zhuǎn)軸的可動(dòng)鐵芯、轉(zhuǎn)軸上還裝有指針、阻尼翼片、游絲；當(dāng)線圈通有電流時(shí)，產(chǎn)生磁場，偏心鐵片被磁化，而與固定線圈互相吸引，產(chǎn)生偏心力矩，而帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)。在線圈通有交流電流的情況下，由于兩鐵片的極性同時(shí)改變，所以仍然產(chǎn)生推斥力。第三章 電磁系儀表電磁系儀表是測量交流電壓與交流電流的最結(jié)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)原理阻尼原理阻尼原理阻尼原理電磁系儀表一般采用磁感應(yīng)阻尼，它是利

2、用阻尼翼片切割永久磁鐵的磁場，使翼片中形成渦流ie，此電流與磁場相互作用產(chǎn)生阻尼力矩見圖因?yàn)殡姶畔祪x表的測量線圈磁場很弱，故阻尼磁鐵必須用軟磁材料屏蔽。電磁系儀表除用磁感應(yīng)阻尼外，還有采用空氣阻尼的。阻尼原理電磁系儀表一般采用磁感應(yīng)阻尼，它是利用阻尼翼片切割永排斥型儀表結(jié)構(gòu)排斥型儀表結(jié)構(gòu)排斥型儀表當(dāng)線圈通有電流時(shí)，產(chǎn)生磁場，兩鐵片均被磁化，同一端的極性是相同的，因而互相推斥，可動(dòng)鐵片因受斥力而帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)。在線圈通有交流電流的情況下，由于兩鐵片的極性同時(shí)改變，所以仍然產(chǎn)生推斥力。排斥型儀表當(dāng)線圈通有電流時(shí)，產(chǎn)生磁場，兩鐵片均被磁化，同一端原理電磁系儀表的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩是靠通以被測電流的線圈與鐵芯的吸

3、引力產(chǎn)生的，從電工理論可知，線圈的磁場能量為上式表示，在直流的情況下，電磁系測量機(jī)構(gòu)可動(dòng)部分的偏轉(zhuǎn)角，與電流的平方成比例，由于線圈的自感會(huì)隨著可動(dòng)鐵心偏轉(zhuǎn)而發(fā)生變化，則可動(dòng)部分偏轉(zhuǎn)角還與成比例。圖表示吸引型電磁系儀表可動(dòng)鐵心磁化受力的原理。I被側(cè)電流值，L線圈自感系數(shù)原理電磁系儀表的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩是靠通以被測電流的線圈與鐵芯的吸引力原理驅(qū)動(dòng)力矩在交流情況：由于可動(dòng)鐵心的慣性，可動(dòng)部分的偏轉(zhuǎn)來不及跟著瞬時(shí)力矩變化，所以其轉(zhuǎn)動(dòng)力矩決定于瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩在一個(gè)周期的平均值?？梢姕y量直流的式和測量交流的式完全相同，只要將電流換成交流有效值即可，也就是說可以用直流刻度測量交流有效值。原理驅(qū)動(dòng)力矩在交流情況：由于可動(dòng)鐵

4、心的慣性，可動(dòng)部分的偏偏轉(zhuǎn)角與電流的關(guān)系反力矩：當(dāng)平衡時(shí)有：刻度特性：電磁系儀表的刻度是不均勻的。如果K為常數(shù)，刻度具有平方律特性，如果不是常數(shù)，刻度與dL/d的變化有關(guān)，如果適當(dāng)選擇鐵心形狀，調(diào)節(jié)鐵心與線圈的相對(duì)位置，使剛好能補(bǔ)償平方律的前密后疏缺點(diǎn)，使刻度比較均勻。偏轉(zhuǎn)角與電流的關(guān)系反力矩：電磁系儀表的技術(shù)性能使用范圍：交直流兩用，電磁系儀表即可用于測量直流，也可以用于測量交流。因?yàn)榫€圈電流方向改變時(shí)，線圈磁極性和鐵心磁極性同時(shí)改變，而保持受力方向不變。這是電磁系儀表特點(diǎn)之一。儀表結(jié)構(gòu)簡單；儀表中鐵磁物質(zhì)存在著磁滯誤差；靈敏度較低，受外磁場影響大、功耗大；感抗大、不易用于高頻測量；電磁系儀

5、表的技術(shù)性能使用范圍：交直流兩用，電磁系儀表即可用于電磁系防干擾性能防干擾性能電磁系儀表由于線圈磁場的工作氣隙大，磁場相對(duì)比較弱，外磁場的影響比較明顯，成了附加誤差的主要來源，為了防止外磁場的干擾，通常采取以下一些措施。（）磁屏蔽：將測量機(jī)構(gòu)裝在導(dǎo)磁良好的屏蔽罩內(nèi)，外磁場的磁力線將沿磁屏蔽罩通過，而不進(jìn)入測量機(jī)構(gòu)，有時(shí)為了進(jìn)一步削弱外磁場的影響，還采用雙層屏蔽，如圖電磁系防干擾性能防干擾性能電磁系防干擾性能（）無定位結(jié)構(gòu)：即把測量機(jī)構(gòu)的線圈分成二部分且反向串聯(lián)。當(dāng)線圈通電時(shí)，兩線圈產(chǎn)生的磁場方向相反，但轉(zhuǎn)矩卻是相加的，見圖。外磁場對(duì)測量機(jī)構(gòu)的影響是：一個(gè)線圈磁場被削弱，另一個(gè)卻被增強(qiáng)，兩部分結(jié)

6、構(gòu)?完全對(duì)稱，作用可互相抵消一部分，所以不論儀表放置位置如何，外磁場的影響總要被削弱，故名為無定位結(jié)構(gòu)。還應(yīng)指出，電磁系儀表的可動(dòng)鐵心在直流磁化下，會(huì)產(chǎn)生磁滯誤差，同一被測量會(huì)有升降變差。用于交流時(shí)，由于渦流效應(yīng)，其示值略小于直流。所以電磁系儀表通常不做成交直流兩用。 電磁系防干擾性能（）無定位結(jié)構(gòu)：即把測量機(jī)構(gòu)的線圈分成二部防干擾措施防干擾措施電磁系電流表和電壓表電磁系測量機(jī)構(gòu)本身就是電流表，只要將被測電流接入固定線圈中即可。由于固定線圈的線徑較粗，可以流入大電流，因而不需要分流器。電磁系儀表的磁場靠線圈產(chǎn)生，為了得到一定的磁場強(qiáng)度，匝數(shù)應(yīng)足夠多。線徑不能用得很粗，否則重量太大。由于線徑細(xì)而

7、匝數(shù)多，內(nèi)阻因而較大，消耗功率較多，測量時(shí)將帶來一定的誤差。電磁系電流表和電壓表電磁系測量機(jī)構(gòu)本身就是電流表，只要將被測電磁系多量程電流表當(dāng)構(gòu)成多量程電流表時(shí)，不宜采用分流器。因?yàn)榫€圈內(nèi)阻較大，對(duì)一定的電流分配關(guān)系，分流器電阻也大，它的尺寸和功耗也要增大，這樣做不合理。為構(gòu)成多量限電流表，通常是將固定線圈分段繞制，采用線圈串并聯(lián)結(jié)合的方法改變量程。如圖為雙量限電流表；電磁系多量程電流表當(dāng)構(gòu)成多量程電流表時(shí)，不宜采用分流器。因?yàn)殡姶畔刀嗔砍屉娏鞅黼姶畔刀嗔砍屉娏鞅黼姶畔刀嗔砍屉娏鞅砣鐚⒕€圈分成四段繞制，通過四段的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)可構(gòu)成三個(gè)量限的電流表。設(shè)該線圈的線徑允許流過的電流為，則通過串并聯(lián)

8、可得到、和的量限；此外，如配接內(nèi)附電流互感器將各種被測電流變換成固定線圈允許流過的電流，則構(gòu)成多量程電磁系交流電流表。直接測量的電流表，其最高量限一般只做到。例如我國生產(chǎn)的型，型電磁系安裝式電流表；在發(fā)電廠和變電所中，常將一次回路的大電流變?yōu)槎位芈返臉?biāo)準(zhǔn)值，因此電流表必須與電流互感器配合使用。電磁系多量程電流表如將線圈分成四段繞制，通過四段的串聯(lián)、并聯(lián)電磁系多量程電壓表電磁系測量機(jī)構(gòu)串聯(lián)附加電阻便構(gòu)成電磁系電壓表，如圖由于附加電阻相對(duì)于固定線圈的阻抗值是很大的，可近似認(rèn)為Iu=U/R則：電磁系多量程電壓表電磁系測量機(jī)構(gòu)串聯(lián)附加電阻便構(gòu)成電磁系電壓電磁系多量程電壓表電磁系多量程電壓表電磁系多量程電壓表電壓表的內(nèi)阻應(yīng)越大越好，才不致于影響被測回路。但是電磁系電壓表一方面要保證足夠磁化力使儀表產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩，另一方面又希望盡量減少匝數(shù)，以防止